来自“重力势能”的教学探讨

马 英

(南京市江宁高级中学 江苏 南京 211100)

教材是教师实施新课改的重要依据．随着新课程改革的不断推进，教材在不断调整和完善．处于教学一线的我们，常常都会对教材的编排产生困惑．认真钻研教材变化，仔细揣摩编者意图，准确把握新课程精神，创造性地使用新教材，是教师面临的重要课题．在重力势能的教学中，笔者和同行就新教材中两个问题进行了深入的探讨，现整理如下，供大家参考．

1 教材插图之争

为分析重力做功的特点，人教版《物理·必修2》[1]，通过图1中3幅插图的分析，得出结论：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关．

图1

对比一下某教学设计中的3幅插图，如下图2,物体沿不同路径从A运动到B.

图2

图1中B的高度不变但位置在变化，图2中B的位置则完全不变．显然图2很好地控制了“位置“变量，突出了不同路径，更能体现“重力做功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关．”教材的安排似乎相形见绌了．我们不妨这样理解，虽然教材中的结论是“物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关”，但编者的意图是，重力做的功只跟它始末位置的高度有关．突出高度，淡化了位置，为追寻重力势能的定量表达式奠定更好的基础．这样看来，教材的安排又在情理之中．

2 “微元法”方法之争

先看一则教学实录．

师：在图1(b)中，根据功的定义式，寻找位移以及重力与位移的夹角，求得

WG=mglcosθ=mgh1-mgh2

图1(c)中小球运动轨迹为曲线，怎样求重力的功呢？

生：根据图1(b)的方法，连接AB,则位移为l′，如图3(a)，可得WG=mgl′cosα=mgh1-mgh2．

师愕然．

师：“那如果是任意的曲线呢？比如像图3(b)，又怎样呢？”

图3

生愕然……

显然，学生的回答出乎意料之外，将学生引到教材“微元”的方法上来则是教师的意图．学生的方法合理吗？由于重力是恒力，恒力的功可直接用定义式W=Flcosα求解，那么学生连接AB寻求位移以及重力与位移的夹角是完全合理的．同理，对图3(b)仍然可以采用同样的方法，只不过学生对知识不熟悉，抑或是短时间内欠缺深层次的思考等原因无法回答而已．因此，又一个问题摆在我们的面前：有必要用微元法吗？

首先，学生和教材的方法，采用的是两种不同的思维方式．学生类比图1(b)，得到WG=mgl′cosα=mgh，是寻求重力方向上的位移，即将位移分解的思维方式．我们来看教材在分析图1(b)时的一段描述：物体沿倾斜直线运动的距离是l，在这一过程中重力做的功是

WG=mglcosθ=mgh1-mgh2

从表达式的形式可以看出，教材对图1(b)分析时，是在寻求位移方向上的力，即分解重力的思维方式．若以教材的思维方法来分析图1(c)，曲线上任意一点相对于初位置A的位移大小方向都在变化，位移方向上的力相应的也是变力，微元法运用就顺理成章了．其次，“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”是高中物理课程的总目标之一．爱因斯坦也曾说，“方法比知识更重要．”微元法作为一种重要的思想方法，贯穿了高中物理知识始末．在功的学习中渗透微元法，既是教材和谐统一的体现，更重要的是让学生体验到微元法所承载的科学思维方式．

新课程呼吁大家积极参与，没有现成的经验可以照搬，新教材的把握更是仁者见仁智者见智．践行新课标，推动新课改则是我们不变的追求．以上仅是笔者对“重力势能”教学的粗浅看法，恳请同行批评指正．

参考文献

1 人民教育出版社课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书《物理·必修2》.北京：人民教育出版社，2010.64